El calor generado por los equipos electrónicos durante el funcionamiento hace que la temperatura interna del equipo aumente rápidamente. Si el calor no se disipa a tiempo, el equipo seguirá calentándose, el dispositivo fallará debido al sobrecalentamiento y la confiabilidad del equipo electrónico disminuirá. Por lo tanto, es muy importante disipar el calor hacia la placa de circuito.

Análisis factorial del aumento de temperatura de la placa de circuito impreso

La causa directa del aumento de temperatura de la placa impresa se debe a la presencia de dispositivos de consumo de energía en el circuito, y los dispositivos electrónicos tienen un consumo de energía en diversos grados, y la intensidad del calor cambia con el consumo de energía.

Dos fenómenos de aumento de temperatura en los tableros impresos:
(1) Aumento de temperatura local o aumento de temperatura en áreas grandes;
(2) Aumento de temperatura a corto plazo o aumento de temperatura a largo plazo.

Al analizar el consumo de energía térmica de PCB, generalmente desde los siguientes aspectos.

Consumo de energía eléctrica
(1) Analizar el consumo de energía por unidad de área;
(2) Analizar la distribución del consumo de energía en la placa de circuito PCB.

2. La estructura del tablero impreso.
(1) El tamaño del tablero impreso;
(2) Material de cartón impreso.

3. Método de instalación del tablero impreso.
(1) Método de instalación (como instalación vertical e instalación horizontal);
(2) Estado de sellado y distancia desde la carcasa.

4. Radiación térmica
(1) Emisividad de la superficie del tablero impreso;
(2) La diferencia de temperatura entre el tablero impreso y la superficie adyacente y su temperatura absoluta;

5. Conducción de calor
(1) Instale el radiador;
(2) Conducción de otras partes estructurales de la instalación.

6. Convección térmica
(1) Convección natural;
(2) Convección de enfriamiento forzado.

El análisis de los factores anteriores de la PCB es una forma eficaz de solucionar el aumento de temperatura de la placa impresa. Estos factores a menudo están relacionados y son dependientes en un producto y sistema. La mayoría de los factores deben analizarse según la situación real, sólo para una situación real específica. Sólo en esta situación se pueden calcular o estimar correctamente los parámetros de aumento de temperatura y consumo de energía.

Método de enfriamiento de la placa de circuito

1. Dispositivo de alta generación de calor más disipador de calor y placa de conducción de calor
Cuando unos pocos dispositivos en la PCB generan una gran cantidad de calor (menos de 3), se puede agregar un disipador de calor o un tubo de calor al dispositivo generador de calor. Cuando no se puede bajar la temperatura, se puede utilizar un disipador de calor con ventilador para mejorar el efecto de disipación de calor. Cuando hay más dispositivos de calefacción (más de 3), se puede utilizar una cubierta (placa) de disipación de calor grande. Es un radiador especial personalizado según la posición y altura del dispositivo de calefacción en la placa PCB o en un radiador plano grande Recorta la altura de diferentes componentes. Fije la cubierta de disipación de calor a la superficie del componente y haga contacto con cada componente para disipar el calor. Sin embargo, debido a la mala consistencia de los componentes durante el montaje y la soldadura, el efecto de disipación de calor no es bueno. Por lo general, se agrega una almohadilla térmica suave de cambio de fase en la superficie del componente para mejorar el efecto de disipación de calor.

2. Disipación de calor a través de la propia placa PCB.
En la actualidad, las placas de PCB ampliamente utilizadas son sustratos de tela de vidrio revestidos de cobre/epoxi o sustratos de tela de vidrio de resina fenólica, y se utiliza una pequeña cantidad de placas revestidas de cobre a base de papel. Aunque estos sustratos tienen un rendimiento eléctrico y un rendimiento de procesamiento excelentes, tienen una disipación de calor deficiente. Como ruta de disipación de calor para componentes que generan mucho calor, difícilmente se puede esperar que la propia PCB conduzca el calor de la resina de la PCB, pero sí que disipe el calor de la superficie del componente al aire circundante. Sin embargo, a medida que los productos electrónicos han entrado en la era de la miniaturización de componentes, la instalación de alta densidad y el ensamblaje con altas temperaturas, no basta con depender de la superficie de componentes con una superficie muy pequeña para disipar el calor. Al mismo tiempo, debido al uso intensivo de componentes montados en superficie como QFP y BGA, el calor generado por los componentes se transfiere a la placa PCB en grandes cantidades. Por tanto, la mejor forma de solucionar la disipación de calor es mejorar la capacidad de disipación de calor de la propia PCB en contacto directo con el elemento calefactor. Conducir o emitir.

3. Adopte un diseño de enrutamiento razonable para lograr la disipación del calor.
Debido a que la conductividad térmica de la resina en la lámina es pobre y las líneas y orificios de la lámina de cobre son buenos conductores del calor, mejorar la tasa residual de la lámina de cobre y aumentar los orificios de conducción térmica son los principales medios de disipación de calor.
Para evaluar la capacidad de disipación de calor de la PCB, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente (nueve eq) del material compuesto compuesto por varios materiales con diferentes coeficientes de conductividad térmica: el sustrato aislante para la PCB.

4. Para equipos que utilizan refrigeración por aire por convección libre, es mejor colocar los circuitos integrados (u otros dispositivos) vertical u horizontalmente.

5. Los dispositivos en la misma placa impresa deben organizarse de acuerdo con su generación y disipación de calor tanto como sea posible. Los dispositivos con poca generación de calor o poca resistencia al calor (como pequeños transistores de señal, circuitos integrados de pequeña escala, condensadores electrolíticos, etc.) se colocan en la corriente superior del flujo de aire de refrigeración (en la entrada), los dispositivos con gran generación de calor o buena resistencia al calor (como transistores de potencia, circuitos integrados a gran escala, etc.) se colocan en la parte más baja del flujo de aire de refrigeración.

6. En dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia deben colocarse lo más cerca posible del borde del tablero impreso para acortar la ruta de transferencia de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia deben colocarse lo más cerca posible de la parte superior del tablero impreso para reducir la temperatura de estos dispositivos cuando se trabaja con otros dispositivos.

7. Es mejor colocar el dispositivo sensible a la temperatura en el área con la temperatura más baja (como la parte inferior del dispositivo). Nunca lo coloque directamente encima del dispositivo generador de calor. Preferiblemente, varios dispositivos están escalonados en el plano horizontal.

8. La disipación de calor de la placa impresa en el equipo depende principalmente del flujo de aire, por lo que se debe estudiar la ruta del flujo de aire en el diseño y el dispositivo o la placa de circuito impreso debe configurarse razonablemente. Cuando el aire fluye, siempre tiende a fluir donde la resistencia es pequeña, por lo que al configurar dispositivos en la placa de circuito impreso, es necesario evitar dejar un gran espacio de aire en una zona determinada. La configuración de múltiples placas de circuito impreso en toda la máquina también debería prestar atención al mismo problema.

9. Evite la concentración de puntos calientes en la PCB, distribuya la energía de manera uniforme en la PCB tanto como sea posible y mantenga el rendimiento de temperatura de la superficie de la PCB uniforme y consistente. A menudo es difícil lograr una distribución uniforme estricta en el proceso de diseño, pero es necesario evitar áreas con densidad de potencia demasiado alta para evitar puntos calientes que afecten el funcionamiento normal de todo el circuito. Si las condiciones lo permiten, es necesario un análisis de la eficiencia térmica de los circuitos impresos. Por ejemplo, los módulos de software de análisis del índice de eficiencia térmica agregados en algunos software de diseño de PCB profesionales pueden ayudar a los diseñadores a optimizar el diseño de circuitos.